Propriétés de l'hydroxypropylméthylcellulose

L'hydroxypropylméthylcellulose est une sorte d'éther mixte de cellulose non ionique. Contrairement à l’éther mixte ionique de méthylcarboxyméthylcellulose, il ne réagit pas avec les métaux lourds. En raison des différents rapports de teneur en méthoxyle et de teneur en hydroxypropyle dans l'hydroxypropylméthylcellulose et des différentes viscosités, il existe de nombreuses variétés avec des propriétés différentes, par exemple, une teneur élevée en méthoxyle et une faible teneur en hydroxypropyle. Ses performances sont proches de celles de la méthylcellulose, tandis que celles de la faible teneur en méthoxyle et en hydroxypropyle. la teneur en méthoxyle et la teneur élevée en hydroxypropyle sont proches de celles de l'hydroxypropylméthylcellulose. Cependant, dans chaque variété, bien que seule une petite quantité de groupe hydroxypropyle ou une petite quantité de groupe méthoxyle soit contenue, il existe de grandes différences dans la solubilité dans les solvants organiques ou la température de floculation dans les solutions aqueuses.

(1) Propriétés de solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose
①Solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans l'eau L'hydroxypropylméthylcellulose est en fait une sorte de méthylcellulose modifiée par l'oxyde de propylène (méthoxypropylène), elle a donc toujours les mêmes propriétés que la méthylcellulose. La cellulose a des caractéristiques similaires de solubilité dans l'eau froide et d'insolubilité dans l'eau chaude. Cependant, en raison du groupe hydroxypropyle modifié, sa température de gélification dans l'eau chaude est bien supérieure à celle de la méthylcellulose. Par exemple, la viscosité d'une solution aqueuse d'hydroxypropylméthylcellulose avec un degré de substitution de 2 % de méthoxy DS = 0,73 et une teneur en hydroxypropyle MS = 0,46 est de 500 mpa.s à 20 °C, et sa température de gel peut atteindre près de 100 °C, tandis que la méthylcellulose à la même température n'est que d'environ 55°C. Quant à sa solubilité dans l’eau, elle a également été grandement améliorée. Par exemple, l'hydroxypropylméthylcellulose pulvérisée (forme granulaire de 0,2 à 0,5 mm à 20 °C avec une solution aqueuse à 4 % d'une viscosité de 2 pa•s) peut être achetée à température ambiante, elle est facilement soluble dans l'eau sans refroidissement.

②Solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans les solvants organiques La solubilité de l'hydroxypropylméthylcellulose dans les solvants organiques est également meilleure que celle de la méthylcellulose. Pour les produits supérieurs à 2,1, l'hydroxypropylméthylcellulose à haute viscosité contenant de l'hydroxypropyle MS = 1,5 ~ 1,8 et du méthoxy DS = 0,2 ~ 1,0, avec un degré total de substitution supérieur à 1,8, est soluble dans les solutions anhydres de méthanol et d'éthanol. Moyen, thermoplastique et soluble dans l'eau. . Il est également soluble dans les hydrocarbures chlorés tels que le chlorure de méthylène et le chloroforme, ainsi que dans les solvants organiques tels que l'acétone, l'isopropanol et le diacétone alcool. Sa solubilité dans les solvants organiques est meilleure que la solubilité dans l’eau.

(2) Facteurs affectant la viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose La détermination standard de la viscosité de l'hydroxypropylméthylcellulose est la même que celle des autres éthers de cellulose et est mesurée à 20 °C avec une solution aqueuse à 2 % comme étalon. La viscosité du même produit augmente avec l'augmentation de la concentration. Pour les produits ayant des poids moléculaires différents à la même concentration, le produit ayant un poids moléculaire plus élevé a une viscosité plus élevée. Sa relation avec la température est similaire à celle de la méthylcellulose. Lorsque la température augmente, la viscosité commence à diminuer, mais lorsqu'elle atteint une certaine température, la viscosité augmente soudainement et une gélification se produit. La température du gel des produits à faible viscosité est plus élevée. est élevé. Son point de gel n'est pas seulement lié à la viscosité de l'éther, mais également au rapport de composition du groupe méthoxyle et du groupe hydroxypropyle dans l'éther et à la taille du degré de substitution total. Il est à noter que l'hydroxypropylméthylcellulose est également pseudoplastique, et sa solution est stable à température ambiante sans aucune dégradation de viscosité hormis la possibilité d'une dégradation enzymatique.

(3) La tolérance au sel de l'hydroxypropylméthylcellulose L'hydroxypropylméthylcellulose étant un éther non ionique, elle ne s'ionise pas dans les milieux aqueux, contrairement à d'autres éthers ioniques de cellulose. Par exemple, la carboxyméthylcellulose réagit avec les ions de métaux lourds et précipite dans la solution. Les sels généraux tels que le chlorure, le bromure, le phosphate, le nitrate, etc. ne précipiteront pas lorsqu'ils sont ajoutés à sa solution aqueuse. Cependant, l'ajout de sel a une certaine influence sur la température de floculation de sa solution aqueuse. Lorsque la concentration en sel augmente, la température du gel diminue. Lorsque la concentration en sel est inférieure au point de floculation, la viscosité de la solution a tendance à augmenter. Par conséquent, une certaine quantité de sel est ajoutée. , en application, il peut obtenir un effet épaississant de manière plus économique. Par conséquent, dans certaines applications, il est préférable d’utiliser un mélange d’éther de cellulose et de sel plutôt qu’une concentration plus élevée de solution d’éther pour obtenir l’effet épaississant.

(4) Résistance aux acides et aux alcalis de l'hydroxypropylméthylcellulose L'hydroxypropylméthylcellulose est généralement stable aux acides et aux alcalis et n'est pas affectée dans la plage de pH 2 ~ 12. Il peut résister à une certaine quantité d'acides légers, tels que l'acide formique, l'acide acétique, l'acide citrique, l'acide succinique, l'acide phosphorique, l'acide borique, etc. Mais l'acide concentré a pour effet de réduire la viscosité. Les alcalis tels que la soude caustique, la potasse caustique et l'eau de chaux n'ont aucun effet sur celle-ci, mais ils peuvent augmenter légèrement la viscosité de la solution, puis la diminuer lentement.

(5) Compatibilité de l'hydroxypropylméthylcellulose La solution d'hydroxypropylméthylcellulose peut être mélangée avec des composés polymères solubles dans l'eau pour former une solution uniforme et transparente avec une viscosité plus élevée. Ces composés polymères comprennent le polyéthylène glycol, l'acétate de polyvinyle, le polysilicone, le polyméthylvinylsiloxane, l'hydroxyéthylcellulose et la méthylcellulose. Les composés naturels de haut poids moléculaire tels que la gomme arabique, la gomme de caroube, la gomme karaya, etc. ont également une bonne compatibilité avec sa solution. L'hydroxypropylméthylcellulose peut également être mélangée avec de l'ester de mannitol ou de l'ester de sorbitol de l'acide stéarique ou de l'acide palmitique, et peut également être mélangée avec de la glycérine, du sorbitol et du mannitol, et ces composés peuvent être utilisés comme plastifiant d'hydroxypropylméthylcellulose pour la cellulose.

(6) Les éthers de cellulose hydrosolubles insolubles d'hydroxypropylméthylcellulose peuvent effectuer une réticulation superficielle avec des aldéhydes, de sorte que ces éthers hydrosolubles précipitent dans la solution et deviennent insolubles dans l'eau. Les aldéhydes qui rendent l'hydroxypropylméthylcellulose insoluble comprennent le formaldéhyde, le glyoxal, l'aldéhyde succinique, l'adipaldéhyde, etc. Lors de l'utilisation du formaldéhyde, une attention particulière doit être accordée à la valeur du pH de la solution, parmi laquelle le glyoxal réagit plus rapidement. Le glyoxal est donc couramment utilisé comme agent de réticulation. agent en production industrielle. La quantité de ce type d'agent de réticulation dans la solution est de 0,2 % à 10 % de la masse d'éther, de préférence de 7 % à 10 %, par exemple, 3,3 % à 6 % de glyoxal est le plus approprié. Généralement, la température de traitement est de 0 à 30 ℃ et la durée est de 1 à 120 minutes. La réaction de réticulation doit être réalisée dans des conditions acides. Généralement, la solution est d'abord ajoutée avec un acide fort inorganique ou un acide carboxylique organique pour ajuster le pH de la solution à environ 2~6, de préférence entre 4~6, puis ajouter des aldéhydes pour effectuer la réaction de réticulation. L'acide utilisé contient de l'acide chlorhydrique, de l'acide sulfurique, de l'acide phosphorique, de l'acide formique, de l'acide acétique, de l'acide hydroxyacétique, de l'acide succinique ou de l'acide citrique, etc., l'acide formique ou l'acide acétique étant recommandé, et l'acide formique étant optimal. L'acide et l'aldéhyde peuvent également être ajoutés simultanément pour permettre à la solution de subir une réaction de réticulation dans la plage de pH souhaitée. Cette réaction est souvent utilisée dans le processus de traitement final du processus de préparation des éthers de cellulose. Une fois que l'éther de cellulose est insoluble, il est pratique d'utiliser

Eau 20 ~ 25 ℃ pour le lavage et la purification. Lorsque le produit est utilisé, des substances alcalines peuvent être ajoutées à la solution du produit pour ajuster le pH de la solution pour qu'elle soit alcaline, et le produit se dissoudra rapidement dans la solution. Ce procédé est également applicable au traitement du film après que la solution d'éther de cellulose a été transformée en un film pour en faire un film insoluble.

(7) Résistance enzymatique de l'hydroxypropylméthylcellulose En théorie, les dérivés de cellulose, tels qu'un groupe substituant fermement lié sur chaque groupe anhydroglucose, ne sont pas sensibles à l'érosion microbienne, mais en fait, lorsque la valeur de substitution du produit fini dépasse 1, il le sera également être dégradé par les enzymes, ce qui signifie que le degré de substitution de chaque groupe sur la chaîne cellulosique n'est pas suffisamment uniforme et que les micro-organismes peuvent s'éroder sur le groupe anhydroglucose non substitué. Les sucres sont formés et absorbés comme nutriments pour les micro-organismes. Par conséquent, si le degré de substitution par éthérification de la cellulose augmente, la résistance à l'érosion enzymatique de l'éther de cellulose augmentera également. Selon les rapports, dans des conditions contrôlées, les résultats de l'hydrolyse des enzymes, la viscosité résiduelle de l'hydroxypropylméthylcellulose (DS=1,9) est de 13,2 %, la méthylcellulose (DS=1,83) est de 7,3 %, la méthylcellulose (DS=1,66) est de 3,8 %, et l'hydroxyéthylcellulose est de 1,7 %. On peut voir que l'hydroxypropylméthylcellulose a une forte capacité anti-enzymatique. Par conséquent, l'excellente résistance enzymatique de l'hydroxypropylméthylcellulose, combinée à sa bonne dispersibilité, ses propriétés épaississantes et filmogènes, est utilisée dans les revêtements en émulsion aqueuse, etc., et ne nécessite généralement pas d'ajout de conservateurs. Toutefois, pour le stockage à long terme de la solution ou une éventuelle contamination de l'extérieur, des conservateurs peuvent être ajoutés par mesure de précaution, et le choix peut être déterminé en fonction des exigences finales de la solution. L'acétate phénylmercurique et le fluorosilicate de manganèse sont des conservateurs efficaces, mais ils ont tous une toxicité, il faut faire attention au fonctionnement. Généralement, 1 à 5 mg d'acétate de phénylmercure peuvent être ajoutés à la solution par litre de dose.

(8) Performances du film d'hydroxypropylméthylcellulose L'hydroxypropylméthylcellulose possède d'excellentes propriétés filmogènes. Sa solution aqueuse ou solution de solvant organique est déposée sur une plaque de verre et elle devient libre après séchage. Film coloré, transparent et résistant. Il présente une bonne résistance à l’humidité et reste solide à haute température. Si un plastifiant hygroscopique est ajouté, son allongement et sa flexibilité peuvent être améliorés. En termes d'amélioration de la flexibilité, les plastifiants tels que la glycérine et le sorbitol sont les plus adaptés. Généralement, la concentration de la solution est de 2 % à 3 % et la quantité de plastifiant est de 10 % à 20 % d'éther de cellulose. Si la teneur en plastifiant est trop élevée, un retrait par déshydratation colloïdale se produira en cas d'humidité élevée. La résistance à la traction du film avec plastifiant ajouté est beaucoup plus grande que celle sans plastifiant, et elle augmente avec l'augmentation de la quantité ajoutée. Quant à l'hygroscopique du film, elle augmente également avec l'augmentation de la quantité de plastifiant.